吉林省汪清县第六中学2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

汪清县第六中学2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试题
考试时间：90分钟
姓名： 班级：
单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求
1．用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图象如图所示，该实验表明(　　)
A．光的本质是波 B．光的本质是粒子
C．光的能量在胶片上分布不均匀 D．光到达胶片上不同位置的概率相同
2．．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则(　　)
A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变
B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小
C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小
D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了
3．一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为(　　)
A. B． C. D．
4．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为(　　)
A．1.5 eV　0.6 eV B．1.7 eV　1.9 eV
C．1.9 eV　2.6 eV D．3.1 eV　4.5 eV
5．如图为氢原子的能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是(　　)
A．最容易发生衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的
B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的
C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光去照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应
6．一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为U→Th＋He.下列说法正确的是(　　)
A．衰变后钍核的动能等于α粒子的动能
B．衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
C．铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间
D．衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
7．在很多装饰材料中，都不同程度地含有放射性元素．下列说法正确的是(　　)
A．α射线、β射线和γ射线都是电磁波
B．在α、β、γ三种射线中，γ射线的电离能力最强
C．氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后一定只剩下1个氡原子核
D．放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
8．1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝核Al，产生了第一个人工放射性核素X：α＋Al→n＋X.X的原子序数和质量数分别为(　　)
A．15和28　　　　　　　 B．15和30 C．16和30 D．17和31
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．(多选)如图是氢原子的能级图，一群氢原子处于n＝3能级，下列说法中正确的是(　　)
A．这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的波
B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eV
C．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光波长最长
D．这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁
10．如图所示为氢原子的能级图．氢原子从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级时辐射出a光子，从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射出b光子．下列说法正确的是(　　)
A．a光子的能量比b光子的能量大
B．若a、b两种光在同一种均匀介质中传播，则a光的传播速度比b光的传播速度大
C．若b光能使某种金属发生光电效应，则a光一定能使该金属发生光电效应
D．若用同一双缝干涉装置进行实验，用a光照射双缝得到相邻亮条纹的间距比用b光照射双缝得到的相邻亮条纹的间距大
11．如图所示，是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．由图象可知(　　)
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hνc
C．入射光的频率为2νc时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
12．1927年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一．如图所示的是该实验装置的简化图，下列说法正确的是(　　)
A．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．该实验说明物质波理论是正确的
C．该实验再次说明光子具有波动性
D．该实验说明实物粒子具有波动性
三、实验题
13.完成下列核反应方程，并说明下列核反应属于哪一类（衰变、人工转变、裂变、聚变）：
U→Th＋（ ） ( ) H＋H→（ ）＋n ( )
He＋Be→（ ）＋n( ) U＋（ ）→Ba＋Kr＋3n ( )
镭核（）经过一系列α衰变和β衰变，变成铅核（），则其中经过α衰变的次数是___________，
镭核（）衰变成铅核（）的过程中损失了___________个中子。
15．贝克勒尔发现天然放射现象揭开了人类研究原子核结构的序幕。如图为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成、、三束。
(1)三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是___________射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是___________射线；当原子核中的一个核子由中子转化为质子时将放出一个___________粒子。
(2)请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程：___________；___________。
16.(5分)一简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图(a)所示，x＝0.40 m处的质点P的振动图线如图(b)所示，已知该波的波长大于0.40 m，则下列说法正确的是______．(填正确答案标号．选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．质点P在t＝0时刻沿y轴负方向运动
B．该列波的波长一定为1.2 m
C．该波传播的速度一定为0.4 m/s
D．从t＝0.6 s到t＝1.5 s，质点P通过的路程为4 cm
E．质点P做简谐运动的表达式为y＝2sin(πt＋)cm
四、解答题
17.(10分)如图所示，某种透明材料制成的直角三棱镜ABC，折射率n＝，∠A＝，在与BC边相距为d的位置，放置一平行于BC边的竖直光屏．现有一细光束射到棱镜AB面上的P点，入射光线与AB面垂线CP的夹角为i，PB的长度也为d.试求：
①当i＝且光束从BC面出射时，光屏上的亮斑与P点间的竖直距离；
②当光束不从BC面出射时，i的正弦值应满足的条件．
18.假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子，已知氘核的质量是m1，中子的质量是m2，氦核同位素的质量是m3，光在真空中速度为c。
(1)写出核聚变反应的方程式。 (2)求核聚变反应中释放出的能量ΔE。
19．用速度为v的中子轰击静止的锂核()，发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7:8,已知中子的质量为m,质子的质量也可近似看作m,普朗克常量为h.
①写出核反应方程；②该核反应中α粒子对应的物质波的波长为多少
20．大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，将这些不同频率的光分别照射到图甲电路中光电管阴极K上时，只能测得两条光电流随光电管两端电压变化的图像（如图乙），a光对应的遏止电压Ua为已知。已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En=，其中n=2，3，4，…。普朗克常量为h，电子电荷量为e，求：
（1）氢原子跃迁时一共能发出几种不同频率的光子？a光的频率为多少？
（2）b光对应的遏止电压Ub。
参考答案：
1.解析：选C.用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间在胶片出现的图样，说明光有波粒二象性，故A、B错误；时间越长，明暗条纹越明显，说明光到达胶片上的不同位置的概率是不一样的，也就说明了光的能量在胶片上分布不均匀，故C正确，D错误．
2.解析：选A.光的频率不变，表示光子能量不变，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项A正确．
3.解析：选A.中子的动量p1＝，氘核的动量p2＝，同向正碰后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波长λ3＝＝，A正确．
4.解析：选C.光子能量hν＝2.5 eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU＝mv知，最大初动能Ekm＝eU＝0.6 eV，由
光电效应方程hν＝Ekm＋W0知W0＝1.9 eV，对图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极的最大动能Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV.故C正确．
5.解析：选D.由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光，能量最小，波长最长，因此最容易表现出衍射现象，故A错误；由能级差可知能量最小的光频率最小，是由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的，故B错误；大量处于n＝4能级的氢原子能发射＝6种频率的光，故C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光的能量为ΔE＝－3.4 eV－(－13.6) eV＝10.2 eV，大于6.34 eV，能使该金属发生光电效应，故D正确．
7.解析：选D.α射线是高速He核流，β射线是高速电子流，γ射线是能量很高的电磁波，A项错误．在α、β、γ三种射线中，α射线的电离能力最强，γ射线的电离能力最弱，B项错误．半衰期是对大量原子核的衰变行为作出的统计规律，对于少数原子核无意义，C项错误．
6.解析：选B.衰变过程遵守动量守恒定律，故选项A错，选项B对．根据半衰期的定义，可知选项C错．α衰变释放核能，有质量亏损，故选项D错．
8.解析：选B.α粒子为He，n为中子，根据核反应过程中满足的质量数守恒和电荷数守恒，核反应方程为He＋Al→P＋n，所以X的原子序数和质量数分别为15和30，选项B正确．
9.解析　根据C＝3知，这群氢原子能够发出3种不同频率的光子，故A正确；由n＝3跃迁到n＝1，辐射的光子能量最大，ΔE＝(13.6－1.51)eV＝12.09 eV，故B错误；从n＝3跃迁到n＝2辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C正确；一群处于n＝3能级的氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，故D错误．
答案　AC
10.解析：选BD.据题意，氢原子从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级释放的光子能量为ΔEa＝0.97 eV＝hνa，氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级释放的光子能量为ΔEb＝2.55 eV＝hνb，则知b光光子的能量大，频率也大，在同一种均匀介质中，频率越大的光传播速度越慢，A错误，B正确．如果b光能使某种金属发生光电效应，则a光不一定能使其发生光电效应，C错误．a光频率较小，则a光波长较大，所以在做双缝干涉实验时，用a光照射双缝时得到的干涉条纹较宽，D正确．
11.解析：选ABC.由爱因斯坦的光电效应方程可得Ek＝hν－W0，对应图线可得，该金属的逸出功W0＝E＝hνc，A、B均正确；若入射光的频率为2νc，则产生的光电子的最大初动能Ek＝2hνc－W0＝hνc＝E，故C正确；入射光的频率为时，该金属不发生光电效应，D错误．
12.解析：选ABD.亮条纹处到达的电子多，因此概率大，故A正确；该实验证明电子具有波动性，但与光子具有波动性无关，从而验证了物质波理论正确性，故B、D正确，C错误，所以选ABD.
16．解析：(1)由图(b)可知，t＝0时刻，P质点的位移为 cm，在下一时刻，位移大于 cm，所以该质点在t＝0时刻的运动方向沿y轴正方向，A错误；由于波长大于0.40 m，又2sin ＝ ，解得λ＝＝1.2 m，B正确；由图(b)可知1.5 s＋×＝T，解得T＝1.8 s，则波速为v＝＝ m/s＝ m/s，C错误；t＝0.6 s到t＝1.5 s为半个周期，因此质点P通过的路程一定等于振幅的2倍，即4 cm，D正确；由图(b)可知质点P的振动方程应为y＝2sin (πt＋)cm，E正确．
17.①光路如图
由n＝(1分)
解得α＝(1分)
由几何知识可知，α＋β＝i＝，则光线射到BC面上的入射角为(1分)
而n＝，故i′＝(1分)
由几何知识可得，光屏MN上的亮斑与P点间的竖直距离为
Δy＝cos ·tan(i－α)＋dtan i′，代入数据得 Δy＝d(1分)
②要使光线不从BC边射出，则需要满足 β≥C，又sin C＝(1分)
而n＝且α＋β＝ 得＝ ，即sin i＝ sin(－β)≤sin(－C)(2分) 化简得0＜sin i≤(2分)
答案：(1)BDE　(2)①d　②0＜sin i≤
20.（1）6，；（2）【解析】
【详解】（1）跃迁的种类有种，代入数据，可得有6种频率的光。根据公式
由图像可知 解得a光的频率为
（2）根据公式又En= 解得